刘翠梅，齐祥安
（三一重机有限公司，江苏 昆山215300）
摘要：分析了现行粉末涂料涂装的局限性和"干碰干"粉末涂料涂装的优势,研究了"干碰干"粉末涂装工艺的技术参数,介绍了"干碰干"粉末涂装生产线的设计与建设。
0 引言
近几年国家环保部、各省市及各地环保厅（局）为解决大气污染，陆续颁布法律、法规，并做出了严格的排放规定和严厉的惩罚措施。“油改水”“油改粉”已经大势所趋，高固含涂料、无溶剂涂料、UV涂料等各类低VOC涂料倍受关注。表1是溶剂型涂料与各种低VOC涂料涂装要素的分析对比。
通过表1的分析可以看出，粉末涂料在各种低VOC涂料的对比中具有很多优点，特别是对于薄板件及中小件新建涂装生产线，具有更大的优势。但是，现在广泛使用的粉末涂料及涂装工艺，对于腐蚀防护要求较高的挖掘机产品，容易出现边角涂层膜厚较薄，以及复杂的阴角（凹下的角）部位露底等缺陷（弊病）。
1、现有一般粉末涂料及涂装工艺的行业局限性
在家电、家具、建筑物内部设施、室内使用的各种制品行业，由于金属制品要求耐腐蚀不高，粉末涂料涂装长期以来获得广泛的应用。但是，在工程机械行业，由于对零部件的边角孔洞缝部位耐腐蚀性要求较高，因此，粉末涂装工艺应用较少。工程机械液压钢管的粉末涂装是一个特例，因为钢管是圆柱状外形，边角孔洞缝部位少，应用也较为成功。对于工程机械这类耐腐蚀要求较高的产品，别说要求较高的零部件A级面的涂装，连要求较低的零部件的B、C级面的涂装，在边角孔洞缝的耐腐蚀性都不能达到腐蚀防护要求，实际使用时存在很大的问题。
现有的一般粉末涂料喷涂时，涂覆到工件外边角（阳角）表面的粉末颗粒不会少，但由于粉末涂料的熔融黏度太低或者熔融流动性太大，固化后常常造成边角部位的粉末涂层较薄；阴角会因为静电屏蔽引起粉末颗粒附着不良，固化后涂层变薄；以上情况，严重时可以看到金属基体材料。
在一定条件下，涂料的边角覆盖率和流平性是相互矛盾的。对于大面积涂层的装饰性，要求涂料具有良好的流平性，以获得最佳光泽、平整度、丰满度和鲜映性等；但对于边角特殊的部位，涂料的流平性就造成了边角的覆盖不良。反之，要想减少边角覆盖不良的缺点，必须提高粉末涂料固化时的黏度，减弱固化前的流动性；但这种情况对于大面积涂层需要的流平性又有很大的影响。
2 “干碰干”粉末涂料涂装工艺的优势
为了解决现有一般粉末涂装产生的边角孔洞缝的腐蚀问题，涂料研发人员与涂装技术人员共同研究出“干碰干”粉末涂料涂装新工艺。该工艺有如特点：
1）将新研制的粉末涂料分为2种类型，各自发挥其特点，保证被涂装工件有最好的耐腐蚀性及高装饰性整体效果。一种是底粉，在边角孔洞缝部位附着力好且有优良的耐腐蚀性，烘烤流平时能够保证足够的厚度。另一种是面粉，有优良的流平性和装饰性，适合于工件的大面积涂装涂层，并与底粉有很好的配套性。
2）面粉可以在底粉没有固化之前即底粉为干粉状态下进行喷涂，面粉喷涂之后可以一起进行固化，即是“干碰干”工艺说法的由来。
“干碰干”粉末涂料涂装新工艺出现之后，国外有较少使用，但国内大批量用于涂装生产线的先例较少。对于该工艺是否适合挖掘机的薄板件、小件的涂装，涂料及涂层体系的技术指标是否能够达到产品设计要求等问题，还需要进行详细的试验研究。
3 “干碰干”粉末涂料的选择及涂装工艺应用研究
为了将“干碰干”新工艺用于挖掘机薄板件、小件的涂装，需要制定详细的试验技术方案，图1为本次试验研究及应用的方案框图。
1）调研现有一般粉末涂层引发的工程机械边、角、孔、洞、缝的腐蚀案例，分析其原因，主要是现有一般粉末涂层的缺点（弱点）造成的，要彻底改变腐蚀问题，必须使用“干碰干”粉末涂装新工艺。通过对国内外“干碰干”粉末涂料的调研，选择涂料供应商、试验内容以及试验方法。
2）“干碰干”粉末涂装新工艺试验，使用两种同颜色底涂粉末和面涂粉末。前期试验涂层的橘皮、光泽度、露青（边角）等均存在问题，先后进行了四次试验，最终解决以上问题,达到了国际先进技术指标。
第1次试验，利用现有一般粉末进行喷涂试验，同一把静电喷枪，喷涂两层同颜色粉末，最后进行一次性烘干固化。试验样品边角露青有所改善，但涂层的橘皮、丰满度较差，判定为不合格（见图2）。
第2次试验，采用国际著名涂料供应商的产品，使用专用喷枪进行“干碰干”涂装试板工艺试验。边角未露青、涂层橘皮满足要求，涂层丰满度较好。涂层外观平整光滑，达到ACT橘皮板4级水平，橘皮仪检测R值3.9±2；若全面喷涂底粉再加面粉，则涂层外观目视较“雾”,光泽度不合格，只针对工件边、角、孔、洞、缝部位进行喷涂底粉，再加面粉，烘干固化后，大面积的涂层装饰性良好（见图3）。
第3次试验，使用专用喷枪再次进行“干碰干”喷涂并结合天然气触媒红外辐射烘干试验，边角未露青、涂层橘皮满足要求、涂层丰满度都较好。达到ACT橘皮板4级或5级水平。底粉喷涂时，只针对工件边、角、孔、洞、缝部位进行喷涂，之后全面喷涂面粉，烘干固化后工件边角孔洞缝部位达到设计要求。直接使用天然气触媒红外辐射加热（220 ℃×4 min），即可固化并达到粉末涂层的外观要求（见图4）。
第4次试验，使用Encore LT型手动喷枪（底粉喷枪）和Encore HD型手动喷枪（面粉喷枪）进行“干碰干” 涂装工艺试验，边角孔洞缝部位及涂层橘皮满足要求，涂层丰满度都较好。达到ACT橘皮板4级水平，工件边、角、孔、洞、缝部位达到涂层体系设计要求。Encore LT型手动喷枪，配置特殊小喷幅喷嘴，用于底粉喷涂，适合喷涂工件边、角、孔、洞、缝部位；Encore HD型手动喷枪，高粉末密度低空气量，对底粉不易吹落，防止面涂粉末回收时混杂底粉，同时涂装速度较快，满足产能评估要求。
经过以上4次试验证明，底粉喷涂使用Encore LT静电喷枪，面粉喷涂使用Encore HD新型静电喷枪，两涂层粉末直接喷涂，无掉粉污染等问题，且两涂层粉末只用一次烘干固化，实现了“干碰干”的涂装工艺，同时粉末涂层固化结合天然气触媒红外辐射加热技术，4 min可实现粉末涂层固化，提高了涂层固化速度，加快了生产节拍，同时节能40%左右。但对于复杂的工件（结构复杂或厚度差别较大），后续还需要进行热风循环固化，才能达到最佳效果。
1)通过对“干碰干”涂料、喷涂固化后的试验样品、试验数据、工艺流程进行专题会议评审，企业的技术、质量、生产、设备、商务等各部门，一致赞同新工艺的出色效果。最终确定了“干碰干” 粉末涂装新工艺（见图5），从而顺利进入生产线方案设计阶段。
4“干碰干”粉末涂料涂装生产线的设计及建设
按照“试验研究的方案框图”序号（4）～（8）的步骤，进行“干碰干”粉末涂料涂装生产线的设计及建设。先期依照生产纲领的计算，考虑到最大工件与代表工件的区别以及颜色的变化，确定了积放链模式及生产线速度，经过多次评审论证修订，形成正式方案（包括平面布置），见图6。
启动设备招标流程、合同签订、项目实施、试生产阶段，进入正式涂装生产。新工艺涂装生产线历经4个月的施工安装，进入试生产、批量生产阶段。截止到目前为止，已经涂装了挖掘机的覆盖件、油箱、左右门等万余件。“干碰干” 粉末涂装的工件，经质保、制造、技术等部门的评审，一致认为达到了国际先进水平。
5 结语
通过实施粉末涂料“干碰干”涂装工艺在挖掘机上的研究与应用课题，使我们认识到，在低VOC涂料的选择中，“干碰干”粉末涂料及涂装工艺是最佳方案之一，特别是新建的薄板件及中小零部件的涂装生产线，具有很大优势。该工艺不但解决了VOC的排放问题，还解决了涂装车间废水、废渣的难题。“干碰干”粉末涂装工艺有效提高了工件边、角、孔、洞、缝部位耐腐蚀性，而且大面积涂层装饰效果优良，涂层质量（含外观质量）达到国际先进水平。“干碰干”粉末涂装生产线的设计，还证明了天然气触媒红外辐射加热，可以提高涂装生产效率，节约能耗约40%左右。不仅对于挖掘机，对于工程机械行业以及其它行业的涂装，都具有重要的推广应用价值。
文章发表于《现代涂料与涂装》2018年2月，转载仅为科学普及和知识分享，如有侵权请联系管理员进行删除。
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